CN112470061B - 显示装置和成像装置 - Google Patents

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Abstract

在本发明中，在显示设备主体(10A)中，第一偏振片(31)、第一波片(32)、反射层(33)、第二波片(35)和第二偏振片(36)布置在显示元件(De)与透镜(S)之间，并且从显示元件(De)侧朝着透镜(S)侧以所述次序排成一行。反射层(33)包括：与显示元件(De)的非光发射区域(R2)的位置对应并且反射光的反射区域(E1)；以及与多个光发射区域(R1)的位置对应并且允许光通过的光透射区域(E2)。根据该配置，可以获得能够提高从显示元件发射的光的利用效率的显示装置。

Description

显示装置和成像装置
技术领域
本发明涉及显示装置和成像装置。
背景技术
使用一种显示装置，该显示装置通过透镜向用户提供在显示元件上显示的图像，该显示元件诸如是在液晶面板和有机EL(电致发光)面板。显示装置的示例包括在日本专利特许公开No.2017-223825中公开的头戴式显示器。
发明内容
[技术问题]
为了减小显示装置的尺寸，期望使得显示元件和透镜之间的距离小。因此，存在一种被检查的显示装置，其包括布置在显示元件与透镜之间的偏振片、波片、半反射镜等，其中从显示元件发射的图像光在显示元件和透镜之间被反射多次，然后，图像光到达用户的眼睛。根据该结构，可以减小显示元件和透镜之间的实际距离，同时在显示元件和透镜之间确保与透镜的焦距对应的光学距离。
但是，半反射镜透射一半的光并反射其余的光。因此，在半反射镜中发生不必要的反射和不必要的透射，并且从显示元件发射的光的一部分没有到达用户的眼睛。存在从显示元件发射的光的利用效率低的问题。
在安装在诸如便携式电话之类的便携式设备上的成像装置中，也会发生类似的问题。即，可以在成像元件(例如，CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器或CCD(电荷耦合器件)图像传感器)和透镜之间布置偏振片、波片、半反射镜等，以减小成像装置的厚度并确保光路长度。但是，半反射镜透射一半的光并反射其余的光，并且在半反射镜中发生不必要的反射和不必要的透射。
[问题的解决方法]
本公开中提出的显示装置的示例包括透镜和包括多个像素的显示元件，多个像素中的每个像素包括光发射区域，光发射区域是光透射通过的区域或发射光的区域，显示元件还在相邻的光发射区域之间设有非光发射区域。此外，本公开中提出的显示装置的示例包括第一偏振片、第一波片、反射层、第二波片和第二偏振片。第一偏振片、第一波片、反射层、第二波片和第二偏振片布置在显示元件与透镜之间，并且从显示元件朝着透镜以这个次序排成一行。反射层包括与非光发射区域的位置对应并且反射光的反射区域，并且包括与多个光发射区域的位置对应并且透射光的光透射区域。根据该显示装置，可以提高从显示元件发射的光的利用效率。
在本公开中提出的成像装置的示例包括透镜、包括多个像素的成像元件，多个像素中的每个像素包括作为外部光透射通过的区域的光接收区域，该成像元件还包括在相邻的光接收区域之间的非光接收区域、第一偏振片、第一波片、反射层、第二波片和第二偏振片。第一偏振片、第一波片、反射层、第二波片和第二偏振片布置在成像元件与透镜之间，并且从成像元件朝着透镜以这个次序排成一行。反射层包括与非光接收区域的位置对应并且反射光的反射区域，并且包括与光接收区域的位置对应并透射光的光透射区域。该成像装置可以减小成像元件和透镜之间的距离并减小成像装置的厚度，而无需使用引起不必要的反射和不必要的透射的半反射镜。
附图说明
图1是图示作为本公开中提出的显示装置的示例的头戴式显示器的透视图。
图2A是图示显示元件中包括的像素布置的示例的平面图。
图2B是图示显示元件中包括的像素布置的另一个示例的平面图。
图3是图示显示装置主体的示例的示意性横截面图，其中示意性横截面图的切割位置是图2A中所示的线III-III。
图4是图示包括半反射镜的显示装置的光路的横截面图，用于与本公开中提出的显示装置进行比较。
图5是图示显示装置主体的另一个示例的示意性横截面图。
图6A是图示显示装置主体的又一个示例的示意性横截面图。
图6B是图示图6A中所示的显示装置主体的又一个示例的示意性横截面图。
图7A是图示显示装置主体的又一个示例的示意性横截面图。
图7B是图示图7A中所示的显示装置主体的又一个示例的示意性横截面图。
图8是图示本公开中提出的成像装置的示例的横截面图。
具体实施方式
在下文中，将描述在本公开中提出的显示装置的实施例。图1是图示作为显示装置的示例的头戴式显示器(HMD)100的透视图。在下面的描述中，图1中由X1-X2指示的方向将被称为左和右方向。在图1中由Y1和Y2指示的方向将分别被称为前和后，并且在图1中由Z1和Z2指示的方向将分别被称为上和下。
HMD 100包括布置在用户的眼睛前面的主体壳体3。主体壳体3设有显示装置主体10A，该显示装置主体10A包括稍后描述的显示元件De(参见图3)和包括透镜S的光学系统(参见图3)。HMD 100包括从主体壳体3延伸并固定到用户的头部的带机构2。本公开中提出的显示装置可以应用于不同于HMD的显示装置(例如，车载显示装置)。
[显示装置主体的基本配置]
显示元件De是形成与从外部装置供应的移动图像数据对应的移动图像的面板，并且显示元件De的示例是液晶面板。显示元件De可以是有机EL面板或微型OLED(有机发光二极管)面板。图2A是图示显示元件De中包括的像素布置的示例的平面图。如图2A中所示，显示元件De包括多个像素Px(r)、Px(g)和Px(b)。像素Px(r)、Px(g)和Px(b)以多种颜色提供。例如，像素Px(r)、Px(g)和Px(b)分别表示红色像素、绿色像素和蓝色像素。像素的类型不限于三种颜色，并且可以有四种颜色。在以下描述中，附图标记Px将用于三种颜色或四种颜色的像素共有的像素。在图2A的示例中，像素Px在左和右方向以及上和下方向上排成一行。像素布置不限于图2A的示例，并且像素Px可以如例如图2B中所示那样对角地排成一行。
[光发射区域·非光发射区域]
如图2A中所示，每个像素Px包括光发射区域R1。在本说明书中，光发射区域R1是朝着透镜S发射光的区域或者是光朝着透镜S透射的区域。在显示元件De是自发光元件的情况下，即，在显示元件De是有机EL面板或微型OLED面板的情况下，光发射区域R1是光发射层接收电流以发射光的区域。在显示元件De是液晶面板的情况下，光发射区域R1是背光体的光朝着透镜S透射的区域。如图3中所示，显示元件De包括相邻光发射区域R1之间的非光发射区域R2。非光发射区域R2是不发射光或不透射光的区域。即，非光发射区域R2是除多个光发射区域R1以外的区域。在区域R2中，显示元件De包括例如由不透明材料形成的电线(例如，与像素Px的灰度值对应的信号或电流流过的电线)和由半导体形成的元件(例如，晶体管)。
[显示元件]
显示装置主体10A包括液晶面板作为显示元件De的示例。因此，如图3中所示，显示元件De包括玻璃或树脂制作的基板11、在该基板11上形成的电路层12、液晶层14，以及用于使液晶对准的对准膜13。在电路层12上形成像素电极12a，该像素电极12a定位在相应的光发射区域R1中，以驱动将像素电极12a的电位设置为与灰度值对应的值的液晶和TFT(薄膜晶体管，未示出)。此外，显示元件De包括跨多个光发射区域R1形成的未示出的公共电极。在公共电极和像素电极12a之间形成电位差，并且由该电位差引起的电场驱动液晶层14的液晶。此外，显示装置主体10A包括将光施加到显示元件De的背光体16以及在显示元件De和背光体16之间形成的偏振片15。
此外，显示装置主体10A包括对向基板21、在对向基板21上形成的滤色器层22，以及在滤色器层22和液晶层14之间形成以使液晶对准的对准膜23。滤色器层22包括与相应像素Px的颜色对应的着色部分22r、22g和22b。此外，滤色器层22包括在相邻光发射区域R1之间形成以定义着色部分22r、22g和22b的黑底(black matrix)22a。对向基板21在与液晶层14相对的一侧具有偏振片31。
[透镜]
透镜S是具有正屈光力的透镜，用于使从显示元件De发射的光朝着光轴折射。透镜S可以包括一个透镜元件或者可以包括多个透镜元件。此外，每个透镜元件可以是球面透镜或可以是非球面透镜。此外，每个透镜元件可以是具有菲涅耳结构的透镜。
[偏振片和波片]
显示装置主体10A在显示元件De和透镜S之间具有用于利用光的反射来确保与透镜S的焦距对应的光路长度的结构。具体而言，如图3中所示，显示装置主体10A包括在显示元件De和透镜S之间的偏振片31、波片32、反射层33、波片35和偏振片36。偏振片31、波片32、反射层33、波片35和偏振片36从显示元件De朝着透镜S以这个次序排成一行。在以下描述中，偏振片31将被称为“第一偏振片”，“波片32”将被称为“第一波片”，波片35将被称为“第二波片”，并且偏振片36将被称为“第二偏振片”。
第一偏振片31和第二偏振片36是使包括彼此正交的偏振分量的光的一部分作为线性偏振光通过、并且防止其它光通过的光学元件。在显示装置主体10A的示例中，被第一偏振片31允许以通过的线性偏振光的方向(透射轴)与被第二偏振片36允许以通过的线性偏振光的方向相同。在显示装置主体10A的示例中，第一偏振片31和第二偏振片36布置为使得透射轴在纵向方向(Z1-Z2方向)上。与显示装置主体10A的示例不同，第一偏振片31和第二偏振片36可以布置为使得透射轴在例如横向方向(X1-X2方向)上。
第一波片32和第二波片35是将进入第一波片32和第二波片35的线性偏振光改变成圆形偏振光以发射圆形偏振光、并且将进入第一波片32和第二波片35的圆形偏振光改变成线性偏振光以发射线性偏振光的光学元件。波片32和35是具有例如λ/4的相位差的波片。波片32和35可以是具有3λ/4的相位差的波片。在第一波片32和第二波片35中发生的偏振转换根据进入第一波片32和第二波片35的光的行进方向而变化。在显示装置主体10A的示例中，在波片32和35中发生以下偏振转换。
在纵向方向上的线性偏振光从前侧(图2中的右侧)进入波片32和35的情况下，波片32和35将线性偏振光转换成在光的行进方向上所看到的顺时针圆形偏振光。另外，在光的行进方向上所看到的顺时针圆形偏振光从前侧进入的情况下，波片32和35将圆形偏振光转换成横向方向上的线性偏振光。另外，在光的行进方向上所看到的在横向方向上的线性偏振光从前侧进入的情况下，波片32和35将线性偏振光转换成逆时针圆形偏振光。另外，在光的行进方向上所看到的逆时针圆形偏振光从前侧进入的情况下，波片32和35将圆形偏振光转换成纵向方向上的线性偏振光。
另外，在纵向方向上的线性偏振光从后侧(图2中的左侧)进入波片32和35的情况下，波片32和35将线性偏振光转换成在光的行进方向上所看到的逆时针圆形偏振光。在光的行进方向上所看到的逆时针圆形偏振光从后侧进入的情况下，波片32和35将圆形偏振光转换成横向方向上的线性偏振光。另外，在光的行进方向上所看到的在横向方向上的线性偏振光从后侧进入的情况下，波片32和35将线性偏振光转换成顺时针圆形偏振光。在光的行进方向上所看到的顺时针圆形偏振光从后侧进入的情况下，波片32和35将圆形偏振光转换成纵向方向上的线性偏振光。
在波片32和35中发生的偏振转换，换句话说，波片32和35的光轴(快轴和慢轴)的方向，可以根据偏振片31和36的透射轴的方向而改变。
在示例中，第一偏振片31和第一波片32布置为彼此接触，并且第二偏振片36和第二波片35布置为彼此接触。以这种方式，可以容易地设置第一波片32的光轴相对于第一偏振片31的透射轴的角度，并且可以容易地设置第二波片35的光轴相对于第二偏振片36的透射轴的角度。在另一个示例中，可以在第一偏振片31和第一波片32之间保留间隙，并且可以在第二偏振片36和第二波片35之间保留间隙。
[反射层]
如图3中所示，反射层33包括与显示元件De的非光发射区域R2的位置对应并且反射光的反射区域E1。此外，反射层33包括与多个光发射区域R1的位置对应并且透射光的光透射区域E2。在显示装置主体10A的示例中，多个光透射区域E2分别与多个光发射区域R1对应。即，光透射区域E2和光发射区域R1一一对应。反射区域E1与滤色器层22的黑底22a的位置对应。
在反射区域E1中形成作为反射光的材料的反射材料。例如，反射区域E1由具有高光反射率的金属(例如，铝)形成。另一方面，光透射区域E2是其中未形成这种反射材料的区域。显示装置主体10A包括由玻璃或树脂形成的透明基板34。反射材料在透明基板34的前侧的表面上形成并形成反射区域E1。在显示装置主体10A的示例中，反射层33与第一波片32接触。这可以减小显示装置主体10A的尺寸。与显示装置主体10A的示例不同，可以在反射层33和第一波片32之间形成间隙。光透射区域E2是其中在透明基板34上未形成反射区域E1的区域(开口)。因此，光透射区域E2允许透射基本上整个频率的可见光。另一方面，反射区域E1反射基本上整个频率的可见光。
注意的是，通过使用例如气相沉积(vapor deposition)在透明基板34上形成反射区域E1的反射材料。在这种情况下使用的掩模中，与反射区域E1对应的区域是开放的。与显示装置主体10A的示例不同，反射区域E1可以在第一波片32上形成。在这种情况下，显示装置主体10A可以不包括透明基板34。取决于反射材料的类型，可以通过例如打印在透明基板34上形成反射材料。
[光路]
将参考图3描述从显示元件De发射的光的光路L1的示例。当ON电压作用在像素电极12a上时，背光体16的光C1穿过偏振片15、液晶层14、滤色器层22的着色部分22r、22g和22b以及第一偏振板31。因此，在显示装置主体10A的示例中，在纵向方向上的线性偏振光进入第一波片32。如在光的行进方向上所看到的，第一波片32将线性偏振光转换成顺时针圆形偏振光C2。圆形偏振光C2穿过反射层33的光透射区域E2并进入第二波片35。第二波片35将顺时针圆形偏振光C2转换成横向方向上的线性偏振光C3。如上所述，类似于第一偏振片31，第二偏振片36允许线性偏振光在纵向方向上透射并且防止线性偏振光在横向方向上透射。因此，横向方向上的线性偏振光C3被第二偏振片36反射并再次透射通过第二波片35。如在光的行进方向上所看到的，第二波片35将横向方向上的线性偏振光C3转换成顺时针圆形偏振光C4。当顺时针圆形偏振光C4被反射层33的反射区域E1反射时，如在光的行进方向上所看到的，顺时针圆形偏振光C4变为逆时针圆形偏振光C5，并且圆形偏振光C5进入第二波片35。第二波片35将逆时针圆形偏振光C5转换成纵向方向上的线性偏振光C6。在纵向方向上的线性偏振光C6透射通过第二偏振片36和透镜S并到达用户的瞳孔。
以这种方式，第二偏振片36和反射层33在显示装置主体10A中反射光，因此，可以确保透镜S和显示元件De之间必要的光路长度，同时透镜S和显示元件De之间的实际距离减小。光路长度根据反射层33在前-后方向上的位置而变化，因此，反射层33的位置根据透镜S的焦距来设置。在显示装置主体10A的示例中，在设有反射层33的透明基板34与第二波片35之间形成空气层G1。例如，根据透镜S的焦距来设置空气层G1的厚度。在显示装置主体10A的示例中，反射区域E1在透明基板34的更靠近显示元件De的表面上形成，因此，可以容易地确保第二偏振片36和反射层33之间的距离。
根据包括反射层33的显示装置主体10A，与包括半反射镜的显示装置相比，可以提高从光发射区域R1发射的光的利用效率。另外，这可以减少通过其长度偏离透镜S的焦距的光路到达用户的瞳孔的光(重影光)。
图4是用于描述包括在具有半反射镜91的显示装置主体90中的光路的横截面图，用于与显示装置主体10A比较。除了显示装置主体90包括半反射镜91代替反射层33之外，显示装置主体90与显示装置主体10A相同。在图4中图示了三条光路L3、L4和L5。光路L3类似于显示装置主体10A的光路L1。
但是，如光路L4所指示的，被第二偏振片36反射并透射通过第二波片35的顺时针圆形偏振光C4的一部分(一半)透射通过半反射镜91。此外，圆形偏振光C4的该部分被第一波片32转换成纵向方向上的线性偏振光C8并透射通过第一偏振片31。
另外，如光路L5所指示的，从光发射区域R1发射并透射通过第一偏振片31和第一波片32的顺时针圆形偏振光C2的一部分(一半)被半反射镜91反射、并且当在光的行进方向上看时它变为逆时针圆形偏振光。由于透射通过第一波片32，逆时针圆形偏振光被转换成横向方向上的线性偏振光C10。横向方向上的线性偏振光C10被第一偏振片31反射并再次透射通过第一波片32。另外，由于透射通过第一波片32，线性偏振光C10变为逆时针圆形偏振光C11，并进入第二波片35。由于透射通过第二波片35，逆时针圆形偏振光C11被转换成纵向方向上的线性偏振光C12，并透射通过第二偏振片36以到达用户的瞳孔。光路L5比光路L3短，并且穿过光路L5的光(重影光)在透镜S的焦点之外。由于光路L4和L5的存在，因此穿过光路L3的光是从显示装置主体90中的光发射区域R1发射的光的25％。
另一方面，在显示装置主体10A中，如图3中所示，命中反射层33的反射区域E1的光C5朝着透镜S反射，而没有生成在图4中所示的光路L4中的透射光C8。因此，与显示装置主体90相比，显示装置主体10A可以提高从光发射区域R1发射的光的利用效率。另外，在显示装置主体10A中，从显示元件De的光发射区域R1发射的光可以透射通过反射层33的光透射区域E2，而没有生成在光路L5中的反射光C10。因此，显示装置主体10A还可以抑制重影光(图4中所示的光路L5)的生成。
注意的是，如图3中的光路L2所指示的，被第二偏振片36反射并透射通过第二波片35的圆形偏振光C4的一部分(光C7)透射通过反射层33的光透射区域E2。光C7可以透射通过第一波片32和第一偏振片31。因此，光C7不到达用户的瞳孔并且变得无用。但是，光C7的量不大，并且即使生成光C7，从光发射区域R1发射的光也可以有效地用在显示装置主体10A中。
[滤波器]
注意的是，反射层33可以包括在光透射区域E2中透射从与光透射区域E2对应的光发射区域R1发射的光(像素Px的颜色的光)并反射其它颜色的光的滤波器。以这种方式，可以减少光C7。例如，当光从后侧(从透镜S侧)命中红色像素Px(r)的光透射区域E2时，光中的红色光透射通过光透射区域E2，但是其它颜色的光被光透射区域E2反射。因此，可以进一步提高从光发射区域R1发射的光的利用效率。滤波器不仅可以应用于图3中所示的显示装置主体10A，而且可以应用于以下描述的其它显示装置主体。
[光透射区域的位置和尺寸]
注意的是，在示例中，反射层33的光透射区域E2的尺寸与显示元件De的光发射区域R1的尺寸相同，并且光透射区域E2的中心和光发射区域R1的中心沿着光轴定位在同一条线上。
在另一个示例中，反射层33的光透射区域E2的尺寸与显示元件De的光发射区域R1的尺寸可以彼此不同。例如，反射层33的光透射区域E2的尺寸可以大于显示元件De的光发射区域R1的尺寸。这可以减小从显示元件De的光发射区域R1发射的光命中反射区域E1的更靠近显示元件De的表面的可能性。在这种情况下，光透射区域E2的中心和光发射区域R1的中心定位在例如垂直于显示元件De的同一条线上。
在又一个示例中，光透射区域E2的中心的位置与光发射区域R1的中心的位置在与显示元件De平行的方向上可以不同。例如，与光发射区域R1的中心相比，光透射区域E2的中心的位置可以朝着透镜S的光轴移位。在这种情况下，反射层33的光透射区域E2的尺寸可以大于显示元件De的光发射区域R1的尺寸。这可以降低从显示元件De的光发射区域R1朝着光轴对角线发射的光命中反射区域E1的更靠近显示元件De的表面的可能性。光透射区域E2与光发射区域R1之间的尺寸关系和位置关系不仅可以应用于图3中所示的显示装置主体10A，而且可以应用于以下描述的其它显示装置主体。
[其它显示装置主体]
图5是图示显示装置主体的另一个示例的横截面图。在图5中，向与到目前为止描述的显示装置主体10A中的组件相同的组件提供相同的附图标记。
图5中所示的显示装置主体10B包括滤色器层22B。滤色器层22B类似于滤色器层22，包括与相应像素Px的颜色对应的着色部分22r、22g和22b。此外，滤色器层22B包括定义着色部分22r、22g和22b的黑底22c。与反射层33的反射区域E1类似，黑底22c由具有高反射率的金属(例如，铝)形成。即，图5中所示的显示装置主体10B包括滤色器层22B作为反射层。着色部分22r、22g和22b用作允许透射背光体16的光透射的光透射区域。根据显示装置主体10B的结构，可以减少显示装置主体的零件的数量，并且可以减少制造过程的数量。
在显示装置主体10B中，第一偏振片31和第一波片32布置在滤色器层22B和显示元件De之间。更具体而言，第一偏振片31和第一波片32定位在滤色器层22B和液晶层14之间。显示装置主体10B的其它结构和光路类似于显示装置主体10A的示例。
注意的是，在图5的结构中，黑底22c可以具有多层结构。例如，类似于反射层33的反射区域E1，黑底22c的更靠近透镜S的表面可以由具有高反射率的金属(例如，铝)形成。另外，类似于黑底22a，黑底22c的更靠近显示元件De的表面可以由具有高光屏蔽效果的材料(例如，铬、镍、这些的合金等)形成。
图6A是图示显示装置主体的又一个示例的横截面图。在图6A中，向与到目前为止描述的组件相同的组件提供相同的附图标记。
图6A中所示的显示装置主体10C的显示元件De是有机EL面板。显示元件De包括基板11、在基板11上形成的电路层12C和在电路层12C上形成的有机层14C。有机层14C是发射例如白光的有机层。即，有机层14C包括例如发射不同颜色的光的多个层叠的光发射层(发射红光的层、发射绿光的层和发射蓝光的层)。跨越例如多个像素Px提供有机层14C。电路层12C在相应像素Px中包括与有机层14C接触的像素电极12a。从像素电极12a供应的电流使有机层14C发射光。因此，像素电极12a和有机层14C彼此接触的区域是光发射区域R1。类似于显示装置主体10A，显示装置主体10C包括具有着色部分22r、22g和22b的滤色器层22。
此外，类似于显示装置主体10A，显示装置主体10C包括反射层33。反射层33包括与显示元件De的非光发射区域R2的位置对应并反射光的反射区域E1。此外，反射层33包括与多个光发射区域R1的位置对应并透射光的光透射区域E2。在显示装置主体10C的示例中，在透明基板34上也形成有提供反射区域E1的反射材料。光透射区域E2是例如不形成提供反射区域E1的材料的区域。
注意的是，有机层14C可以是包括以相应像素Px的颜色发射光的光发射层的有机层，而不是发射白光的有机层。图6B是图示以这种模式包括有机层的显示装置主体10D的横截面图。在图6B中，向与图6A中描述的组件相同的组件提供相同的附图标记。
显示装置主体10D包括有机层14D。有机层14D包括以相应像素Px的颜色发射光的发光层14r、14g和14b。显示装置主体10D不包括滤色器层22。类似于图6A中所示的显示装置主体10C，显示装置主体10D包括反射层33和设有反射层33的透明基板34。第一偏振片31和第一波片32布置在反射层33和显示元件De之间。
图7A是图示显示装置主体的又一个示例的横截面图。在图7A中，向与到目前为止描述的组件相同的组件提供相同的附图标记。
图7A中所示的显示装置主体10E包括滤色器层22E。类似于滤色器层22，滤色器层22E包括与相应像素Px的颜色对应的着色部分22r、22g和22b。此外，滤色器层22E包括定义着色部分22r、22g和22b的黑底22e。类似于反射层33的反射区域E1，黑底22e由具有高反射率的金属(例如，铝)形成。即，图7A中所示的显示装置主体10E包括滤色器层22E作为反射层。着色部分22r、22g和22b用作允许透射从有机层14C发射的光的光透射区域。根据显示装置主体10E的结构，可以减少显示装置主体的零件的数量，并且可以减少制造过程的数量。
在图7A的结构中，黑底22e可以具有多层结构。例如，类似于反射层33的反射区域E1，黑底22e的更靠近透镜S的表面可以由具有高反射率的金属(例如，铝)形成。另外，类似于黑底22e，黑底22e的更靠近显示元件De的表面可以由具有高遮光效果的材料(例如，铬、镍、这些的合金等)形成。
在显示装置主体10E中，第一偏振片31和第一波片32布置在滤色器层22E和显示元件De之间。更具体而言，第一偏振片31和第一波片32定位在滤色器层22E和有机层14C之间。第一偏振片31的示例包括但不限于粘贴在显示元件De上的膜。例如，包括光子晶体的光学元件可以被形成为显示元件De上的第一偏振片31。类似于第一偏振片31，第一波片32是粘贴在第一偏振片31上的膜。替代其，可以在第一偏振片31上形成用作第一波片32的光子晶体光学元件。
显示装置主体10E的其它结构和光路类似于显示装置主体10C和10D的示例。
注意的是，类似于图6B中的示例，在图7A的显示装置的显示装置主体10E中，有机层14C也可以是以相应像素Px的颜色发射光的有机层，而不是发射白光的有机层。图7B是图示以这种模式包括有机层的显示装置主体10F的横截面图。在图7B中，向与图7A中描述的组件相同的组件提供相同的附图标记。
显示装置主体10F包括有机层14D。有机层14D包括以相应像素Px的颜色发射光的光发射层14r、14g和14b。显示装置主体10F不包括滤色器层22。类似于图7A中所示的显示装置主体10E，显示装置主体10F包括反射层33和设有反射层33的透明基板34。第一偏振片31和第一波片32布置在反射层33和显示元件De之间。
在显示装置主体10F中，反射层33在透明基板34上形成，并且第一波片32和第一偏振片31被粘贴在反射层33上。随后，将显示元件De布置为面对透明基板34，并且将显示元件De和透明基板34彼此固定。以这种方式，透明基板34可以用作密封显示元件De的密封基板。
[结论]
如上所述，在作为显示装置的头戴式显示器100的显示装置主体10A至10F中，第一偏振片31、第一波片32、反射层(包括反射层33以及用作反射层的滤色器层22B和22E)、第二波片35和第二偏振片36布置在显示元件De和透镜S之间，并且从显示元件De朝着透镜S以这个次序排成一行。另外，反射层33包括与显示元件De的非光发射区域R2的位置对应并且反射光的反射区域E1，并且包括与多个光发射区域R1的位置对应并且透射光的光透射区域E2。根据该显示装置，可以提高从显示元件De发射的光的利用效率。
[修改]
注意的是，本发明不限于上述示例，并且可以进行各种改变。
在显示装置主体10A、10C、10D和10F的示例中，显示元件De的光发射区域R1与反射层33的光透射区域E2一一对应。替代其，可以形成跨多个光发射区域R1(例如，两个、三个或四个光发射区域R1)的一个光透射区域E2。另外，两个相邻的光透射区域E2之间的区域，换句话说，除光透射区域E2以外的区域，可以是反射区域E1。在这种情况下，可以进一步提高光的利用效率。
另外，在显示装置主体10A、10C、10D和10F的示例中，反射层33在透明基板34上形成。替代其，反射层33可以在半反射镜上形成。在这种情况下，可以进一步提高光的利用效率。
[成像装置]
此外，包括在显示装置主体10A至10F中的显示元件De和透镜S之间的结构可以应用于成像装置。图8是图示本公开中提出的成像装置的示例的横截面图。
如图8中所示，成像装置110包括成像元件Ce和透镜S，透镜S将从外部进入的光收集在成像元件Ce中。透镜S例如是凸透镜、凹透镜或凸透镜和凹透镜的组合。具体而言，成像元件Ce是CCD图像传感器或CMOS图像传感器，并且将通过透镜S进入的光转换成电信号以生成图像数据。成像元件Ce包括多个像素。多个像素包括彼此不同颜色的多种类型的像素。像素的颜色的示例包括但不限于红色、绿色和蓝色。
如图8中所示，成像元件Ce包括基板111、多层基板112、滤色器层122和微透镜层123。分别定位在多个像素处的多个光电二极管111a在基板111上形成。在多层基板112上形成用于将由光电二极管111a生成的电荷转移到外部的配线112a。分别定位在多个像素处的多个滤色器22r、22g和22b在滤色器层122上形成。微透镜层123包括分别定位在多个像素处的多个微透镜123a。虽然在图8所示的示例中多层基板112布置在滤色器层122与基板111之间，但是多层基板112可以布置在滤色器层122的跨基板111的相对侧上。
如图8中所示，每个像素包括光接收区域R3。在本说明书中，光接收区域R3是透射从透镜S进入并被光电二极管111a检测到的光的区域。成像元件Ce在相邻的光接收区域R3之间包括非光接收区域R4。非光接收区域R4是其中形成有用于阻挡朝着光电二极管111a的光的结构的区域。显示元件De在非光接收区域R4中包括由例如不透明材料形成的遮光部分。例如，多层基板112包括由不透明材料形成的遮光层112b。遮光层112b在光接收区域R3中具有开口，并且遮光层112b的材料在除光接收区域R3以外的区域(即，区域R4)中形成。
成像装置110在成像元件Ce与透镜S之间具有用于使用光的反射来确保与透镜S的焦距对应的光路长度的结构。具体而言，如图8中所示，成像装置110在成像元件Ce和透镜S之间包括第一偏振片31、第一波片32、反射层33、第二波片35和第二偏振片36。在成像装置110中提供的第一偏振片31、第一波片32、反射层33、第二波片35和第二偏振片36的材料、功能和布置可以与参考图3等描述的显示装置主体10A等的第一偏振片31、第一波片32、反射层33、第二波片35和第二偏振片36的材料、功能和布置相同。
因此，反射层33包括与成像元件Ce的非光接收区域R4的位置对应并且反射光的反射区域E1。此外，反射层33包括与多个光接收区域R1的位置对应并且透射光的光透射区域E2。在成像元件110的示例中，多个光透射区域E2分别与多个光接收区域R3对应。即，光透射区域E2与光接收区域R3一一对应。一个光透射区域E2的尺寸可以大于一个光接收区域R3的尺寸。可替代地，一个光透射区域E2的尺寸可以与一个光接收区域R3的尺寸相同。例如，可以不在多层基板112上形成遮光层112b。在这种情况下，每个光透射区域E2的尺寸与光接收区域R1的尺寸可以相同。反射区域E1的反射材料可以通过使用例如气相沉积在透明基板(未示出)上形成。在这种情况下，与反射区域E1对应的区域是开口。替代其，反射区域E1可以在第一波片32上形成。
从外部透射通过透镜S的光C1穿过第二偏振片36并且被转换成线性偏振光。在成像装置110的示例中，如在显示装置10A中那样，光C1在纵向方向上被转换成线性偏振光。线性偏振光透射通过第二波片35并且被转换成在光的行进方向上所看到的逆时针圆形偏振光C2。一旦圆形偏振光C2到达反射层33的反射区域E1，圆形偏振光C2就被反射区域E1反射。如在光C3的行进方向上所看到的，反射光C3变为顺时针圆形偏振光。一旦顺时针圆形偏振光C3再次进入第二波片35，顺时针圆形偏振光C3就被转换成横向方向上的线性偏振光C4。横向方向上的线性偏振光C4被第二偏振片36反射并再次透射通过第二波片35。因此，线性偏振光C4被转换成顺时针圆形偏振光C5。一旦圆形偏振光C5到达光透射区域E2，圆形偏振光C5就透射通过反射层33，并且进一步透射通过第一波片32。另外，顺时针圆形偏振光C5透射通过第一波片32，并被转换成纵向方向上的线性偏振光C6。线性偏振光C6透射通过第一偏振片31。另外，线性偏振光C6透射通过设有微透镜123a、滤色器22r、22g和22b等的光接收区域R3，并且到达光电二极管111a。
以这种方式，第二偏振片36和反射层33在成像装置110中反射光，因此，可以确保透镜S和成像元件Ce之间必要的光路长度，同时减小透镜S和成像元件Ce之间的实际距离。因此，根据包括反射层33的成像装置110，用于确保光路长度的半反射镜是不必要的。光路长度根据反射层33在前-后方向上的位置而变化，因此，反射层33的位置根据透镜S的焦距来设置。在成像装置110的示例中，空气层G1在反射层33与第二波片35之间形成。例如，根据透镜S的焦距来设置空气层G1的厚度。
注意的是，反射层33可以在光透射区域E2中包括滤波器，该滤波器透射透射通过与光透射区域E2对应的光接收区域R3的光(设有光透射区域E2的像素的颜色的光)并且反射其它颜色的光。例如，红色像素的光透射区域E2可以设有透射红光并且反射其它颜色的光的滤波器。这可以减少在不被反射层33的反射区域E1反射的情况下透射通过光透射区域E2之后到达成像元件Ce的光C7(参见图8)。

Claims (9)

1.一种显示装置，包括：
透镜；
显示元件，其包括多个像素，所述多个像素中的每个像素包括光发射区域，所述光发射区域是光透射通过的区域或发射光的区域，所述显示元件还包括在相邻光发射区域之间的非光发射区域；
第一偏振片；
第一波片；
反射层；
第二波片；以及
第二偏振片，其中，
所述第一偏振片、所述第一波片、所述反射层、所述第二波片和所述第二偏振片布置在所述显示元件与所述透镜之间，并且从所述显示元件朝着所述透镜以这个次序排成一行，并且
所述反射层包括与所述非光发射区域的位置对应并且反射光的反射区域，并且包括与所述光发射区域的位置对应并且透射光的光透射区域。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中
在所述反射区域中形成作为反射光的材料的反射材料，并且
所述光透射区域是其中不形成所述反射材料的区域。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中
所述反射材料在透明基板上形成以形成所述反射区域，并且
所述光透射区域是其中在所述透明基板上不形成所述反射材料的区域。
4.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：
滤色器层，其包括在所述非光发射区域中的黑底，其中
所述反射区域与所述黑底的区域对应。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中
所述黑底由作为反射光的材料的反射材料形成，并且所述滤色器层用作所述反射层。
6.根据权利要求4所述的显示装置，其中
所述光透射区域允许透射与设有所述光透射区域的像素的颜色对应的颜色的可见光，并且限制与所述像素的颜色不同的颜色的可见光的透射。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中
多个光透射区域分别与所述多个光发射区域对应。
8.一种成像装置，包括：
透镜；
成像元件，其包括多个像素，所述多个像素中的每个像素包括光接收区域，所述光接收区域是外部光透射通过的区域，所述成像元件还包括在相邻光接收区域之间的非光接收区域；
第一偏振片；
第一波片；
反射层；
第二波片；以及
第二偏振片，其中，
所述第一偏振片、所述第一波片、所述反射层、所述第二波片和所述第二偏振片布置在所述成像元件与所述透镜之间，并且从所述成像元件朝着所述透镜以这个次序排成一行，并且
所述反射层包括与所述非光接收区域的位置对应并且反射光的反射区域，并且包括与所述光接收区域的位置对应并且透射光的光透射区域。
9.根据权利要求8所述的成像装置，其中
在所述反射区域中形成作为反射光的材料的反射材料，并且
所述光透射区域是其中不形成所述反射材料的区域。
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